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1、兰州工业高等专科学校毕业设计（论文）题目 家庭智能防盗报警系统 系 别 电子信息工程 专 业 通信技术 班 级 通信08 姓 名 学 号 指导教师（职称） 周 彬 日 期 2011年2月17日 兰州工业高等专科学校毕业设计任务书系 部电子信息工程指导老师周 彬职 称学生姓名班 级学 号设计题目家庭智能防盗报警系统设计内容目标和要求毕业设计内容和目标：1、设计内容：针对国内外的发展情况，可见住宅智能安全防范系统是我国未来智能住宅建设的重点发展方向。本课题要设计的智能住宅防盗防火报警系统是依托公共电话网做传输媒体的电话报警系统，与传统的区域报警系统相比，它具有传输距离远、硬件简单、安装方便的优点，
2、而对于实行物业管理的居民区以及机关、事业单位的办公区则采用分户对值班室的联网方案。2、设计目的：本课题所设计的防盗防火报警系统符合国家建设部对普及型住宅小区的要求，实现功能包括：能对住宅的火灾实行自动报警；还能对盗窃以及入室抢劫实行自动报警；住宅设置紧急呼叫系统；用户端自动报警器对各传感器的信号进行检测和控制；用户端自动报警装置对双音多频（DTMF）编、译码器控制，使住宅通过电话网实现与相关部门（小区管理中心或110 / 119 报警台）之间的数据交换，设置简洁，操作方便。毕业设计论文要求：1、巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力；2、培养针对课题需
3、要，选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力，提高组成系统、编程、调试的动手能力；教研室审核系部审核 摘 要 本文介绍了家庭智能化中的防盗报警系统。智能化防盗报警系统集防盗功能于一体，可全天候自动检测盗警，当确定警情时自动通过电话报警。传感器采用微波探测器，对盗情进行检测，当有人闯入时，微波探测器检测到盗情，然后向单片机发出中断申请，单片机控制电话拨号电路，模拟摘机，自动拨打110，并播放预先录制好的录音。本系统采用了美国ATMEL公司生产的AT89C51单片机，美国公司XICOR生产的低功耗CMOS的串行EEPROM-X25045，加拿大Mitel公司生产的DTMF信号编/解码芯片MT8
4、888，语音模块采用美国ISD公司的ISD1420语音芯片，整体功耗较小，兼容性好，稳定性高。本系统通过密码来识别主人身份，系统开启后只有输入正确的密码才能关闭系统。本系统同时还具有自我诊断功能，出现故障能自动进行处理。系统从硬件和软件两方面进行了抗干扰设计，使其具有较好的抗干扰能力，完成系统可靠工作。关键词：家庭智能防盗报警系统；自动拨号；探测器 Home Intelligent anti-theft alarm system communication08 classAbstract This article introduced in the house intelligent thef
5、t-proof alarm system. Intelligent theft-proof alarm system set theft-proof function in a box, and all-weather automatic detection the theft-alarm, and then dials the police sentiment automatically with telephone call. The sensor uses the microwave detector, to robs the sentiment and the state separa
6、tely carries on the examination, when some people broke into, microwave detector to detect unauthorized situation, and then sent to the interruption SCM applications, MCU control telephone dial-up circuit , Simulated pick, automatically dial 110, and play pre-recorded sound recording. This system us
7、es the U.S. ATMEL companys AT89C51 SCM, U.S. companies XICOR production of low-power CMOS Serial EEPROM-X25045, Canada, Mitel Companys signal for DTMF / decoder chip MT8888, voice module using the U.S. ISD companys ISD1420 voice chip, a smaller overall power consumption, compatibility, and high stab
8、ility. Through this system to identify the owner as password, the system opened only after entering the correct password to shut down the system. The system also features a self-diagnosis, failure can be automatically processed. Hardware and software systems from two aspects of the anti-interference
9、 design, so as to make it a better anti-interference capabilities, reliable system to complete the work.Key words: Home Intelligent anti-theft alarm system;automatic Dial; detector.目 录第一章 绪论. 6第二章 系统硬件设计22.1 防盗探测器电路设计22.2 防火探测器电路设计22.3 用户端自动报警器总体设计22.3.1 自动报警器电路设计22.3.2 串行EEPROM-X2504522.4 自动拨号及语音报警
10、电路设计22.4.1 拨号电路22.4.2 语音电路22.4.3 电话接口电路22.5 键盘与密码显示电路设计22.5.1 键盘电路22.5.2 密码显示电路22.6 系统电源的设计22.6.1主电源22.6.2 备用电源2第三章 系统软件设计23.1 控制模块程序设计23.2 拨号模块程序设计23.3 语音模块程序设计23.4 摘挂机模块程序设计23.5 密码及显示模块程序设计23.6 读写数据模块程序设计2第四章 系统的抗干扰措施24.1 系统硬件抗干扰措施24.2 系统软件抗干扰措施2附 录2结束语2致 谢2参考文献2第一章. 绪论1.1 家庭智能防盗报警系统设计的背景及目的改革开放以来
11、，在城市大发展的过程中，大量外地人口涌入城市，给社会治安带来很大压力。工厂、机关和居家失盗、抢劫事件时有发生；个别地方尤为严重，损失惊人。由此引起公安部门的高度重视和社会各届人士的普遍关注。有些部门和居民小区开始派人白天守卫、夜间巡逻，并纷纷购置防护铁门、铁栏杆等被动防范措施，将主人装在铁笼子中以求安全。一旦发生警性（如火警或煤气泄漏），才发现铁笼子将消防人员拦在事故现场之外，难以即时救助，实为弊端。从整顿市容角度来看，亦不雅观。为此，政府部门提倡采用高科技手段实现技术防范措施。在社会治安的现实需求和政府部门的推动下，市场上国产和进口的防盗报警应运而生。本文所要介绍的智能防盗防火报警系统，正是
12、在智能住宅蓬勃发展的背景下，为了满足用户对安全的强烈要求，而设计并开发的。系统的首要任务是根据住宅小区的类型、使用功能及防护风险等要求，为保障小区人身财产安全，通过运用传感器探测、双音多频远程数据传输等技术综合形成智能报警系统，从而达到保障住宅安全的目的3。双音多频（DTMF）信令的传输速度，使得它广泛应用于各种通信和控制系统中。DTMF 信号收发芯片的发送部分采用信号失真小、频率稳定性高的开关电容式D / A 变换器，可发出16 种双音多频DTMF 信号：接收部分用于完成DT信号的接收、分离和译码，并以4 位并行二进制码的方式输出。当遇到盗情、火情等各种险情的时候，该系统可以通过电话网络自动
13、向相关部门发出语音求救信号，从而达到保护用户生命财产的目的。1.2.本系统的总体构成及其特点和功能智能住宅防盗防火智能报警系统开发设计方案是参照国内外相关技术的发展状况，根据我国住宅建设的实际情况，以及各相关方面的协调发展状况，为满足新时期居民的居住要求，真正实现智能化报警的要求来确定的。 本防盗防火报警系统是一种新型的电子安全报警系统，该系统的设计是将电子探测、智能控制和电话通讯技术相结合，从而形成一个防盗、防火报警系统5。系统总体构成包括防盗防火探测器、用户端自动报警器与通讯线路三个模块，系统组成框图如图1-1 所示。看门狗电路EPROM防盗探测器 微波探测器密码控制电路用户端自动报警器A
14、T89C51防火探测器 温度探测器电话机接口电路报警开关拨号电路紧急呼救开关语音检测与报警电路指示灯控制输出/输入电源电路图1-1 智能住宅防盗防火报警系统组成框图用户端自动报警器安装于居民住宅，用于对居民住宅各个不同部位的不同类型探测器进行监测与控制，并对从各个探测器采集来的数据进行处理。当出现异常情况时，通过家中的电话线路自动拨号报警，并与中央控制器建立联系。系统不需要另外占用电话线路，当有报警信号时，报警电话享有电话线路的优先权。报警系统的功能及工作过程智能住宅防盗防火报警系统具有以下特点和功能：1.系统采用模块化设计。前端报警器能够快速、准确地检测到现场的异常状态，经确认后及时通报给中
15、央控制器。并能够可靠地进行盗情、火情报警，通过电话线拔打预先设置的1-6 组电话手机号码（小区监控管理中心电话、用户个人电话、用户单位电话、盗警电话110 、火警电话119 、紧急呼救电话），进行语音报警。报警完毕自动回到警戒状态，等待下一次报警。2.用户端自动报警器可检测探测器或传输线路发生的故障（如探头断线或掉电等）, 并可向中央控制器报告故障情况。3. 系统开关机采用密码控制且允许修改密码，防止误报同时增加用户端自动报警器的保密性。4. 用户端自动报警器内提供备用电源，在没有市电的情况下，交直流供电自动切换，确保系统在停电时能继续工作。系统的基本工作过程：用户端的防范现场，一旦有人入侵、
16、或发生火灾等紧急情况时，与之相应的报警探测器（各种防火、防盗及手动报警按钮等）则立即向用户端自动报警器发出报警信号。接到警情事件后，自动报警器立即进行确认（多次巡检中断信号），若50s 后无人解除警情同时警情确认无误后，进行事件的现场声（蜂鸣器）、光（LED ）报警，同时用户端自动报警器自动向相关部门拨打预先设置好的报警电话号码，进行语音报警。在用户端自动报警器的面板上设有LCD 显示器、键盘以及三色警灯（LED ) ，三色警灯分别指示火灾或红外微波双鉴的防火防盗报警、正常工作及系统出现故障的状态，即报警灯（红）、工作灯（绿）和故障灯（黄）。正常时LCD 显示时间，事件发生时锁定显示当时的时间
17、。用户端报警器同时具有探头故障报警功能，避免由于探头掉电而漏报，出现故障时点亮故障灯；如果判断探头掉线（被剪断），则声光报警。如果出现误触发而报警时可以通过触发延迟时间（505 定时器）去解除，另外用户端自动报警器还具备状态信息（如有无交流电、备用电池电量是否不足等）上报的功能，可以对预设的普通电话、手提电话实现报警。 本章节主要介绍了系统总体设计方案，确定了原理框图，对报警系统的运行做了分析，并设计了防火和防盗探测器，为后续章节研究防火防盗报警系统的模块化设计打下了理论基础。第二章 系统硬件设计2.1 防盗探测器电路设计微波探测器为空间探测器，用于探测在防范空间内的任何运动物体。微波探测器可
18、靠性强，无光亮和热源的要求，探测环境要求低。在微波段，当以一种频率发送时，在微波能量覆盖的范围内，如果有物体移动，将会以另一种频率反射，这样发射频率和反射频率有一个频率差异产生。这种频率差异与很多因素有关，其中包括移动物体的速度，与探测器的径向角度等。 实际电路中，是由振荡器电路产生并发射近微波段电磁波形成微波场，天线把电信号转换为相应的电磁波辐射到周围空间，辐射半径可达10m 以上（如果想继续增大辐射半径或提高灵敏度可以通过调整天线的大小和方向来完成）。当有人在场中运动时，反射回去的微波将发生频率变化，从而使微波探测器输出一个与人体运动速度有关的低频电信号。根据该特性，也选择微波探测器用于盗
19、情的检测。天线比较电路微波振荡电路前级放大两级放大滤波电路LED电源图2-1 微波探测器原理框图环形天线和它周围的电阻、电容和MOS 场效应管组成了近微波段高频自激振荡电路（它的振荡频率在1GHz 左右），微波探测器原理如图3-1所示，当电路接通电源以后，振荡产生的单频、等幅信号通过外接天线发射到空间，产生一个立体空间微波防护区，天线既发射振荡信号，也接收回波。反射回来的微波信号与原信号之间混频后产生微弱的频移信号，该信号送放大器进行放大。放大后的信号送窗口式鉴幅比较输入端，经比较将一定强度的探测信号转换为宽度不同的等幅脉冲输出。微波探测器电路使用的主要元件是单电源通用四运算放大器KIA324
20、P 、环形天线、微波振荡管C3355 及一些外围元器件，外接6V 电源。其电路图如图2-2 。当有人在该微波防护区内移动时，振荡频率和幅度发生相应的变化。根据多普勒效应，该波动的频率与物体运动的快慢有关，而幅度与距离有关。混频后高频信号因为过高而失去作用，剩下微弱的低频信号经U1 作前级放大，10 pF 电容与7.5K 电阻构成充电电路，充电电压作为第一级比较器U4 的基准电压，同时实现延时功能，即只有前级放大电压高于该参考电压时，输出才为高电平，此时，C9O15 导通，最后信号经U2 、U3 构成的窗口比较器比较后输出探测到的信号。实验过程中报警范围实测约为7-8 米，探测到有效信号时，有2
21、0 秒的报警信号输出，LED 发光做出预警指示，可有效的进行实时探测。该电路可以工作在较宽的电压范围内（标准电压是32V ，但实际可以工作在很宽的电压范围内），当检测到异常信号时为高电平。图2-2 微波探测器电路图2.2 防火探测器电路设计温度探测器使用数字温度传感器DS18B20 , 5V 直流电压供电。DS18BZO 的测温原理是利用温敏振荡器的频率随温度变化的关系，把温度信号直接转换为串行数字信号，通过内部计数器对受温度影响的振荡器周期的计数可实现温度测量。探测器中DS18B20 采用寄生电源供电方式，保证在有效的DS18B2O 时钟周期内能提供足够的电流，图2-3 中采用一个MOSFE
22、T 管和MCU 的I/O 口来完成对DS18B2O 的总线上拉，然后通过另一I/O 对DS18B2O 进行控制并取得温度值。图2-3 温度探测器电路2.3 用户端自动报警器总体设计用户端自动报警器是本课题的设计重点，自动报警器组成框图如图2-4 所示，主要包括拨号模块、语音模块、电话接口模块、键盘密码显示模块以及电源模块。报警器功能已在绪论中具体描写过，这里不再详述，本节着重介绍与自动拨号功能相关的硬件电路设计。微波防盗探测器温度探测器用户端自动报警器CPUAT89C51看门狗电路EEPROMDTMF拨号电路语音检测电路电话接口电路开关电路输入输出控制电路备用电源图2-4 用户端自动报警器组成
23、框图系统微处理器采用美国ATMEL 公司生产的AT89C51 单片机。AT89C51 采用COMS 工艺，是一种低功耗、高性能的，与INTEL 8051 系列单片机完全兼容的8 位微控制器。AT89C51 内部具有4K 字节的Flash （闪速）存储器，可反复擦写，在设计程序时可反复修改原程序、编译、并烧写到单片机，适合单片机最小系统的开发与研制。2.3.1 自动报警器电路设计自动报警器电路见图2-5 。时钟电路由两个30P 的电容和12MHz 的晶振构成。复位电路由电阻、电容、二极管和按键开关构成，具有上电复位和手动复位的功能。单片机的INTO 、INT1 分别与盗警、火警传感器相连，实现各
24、种警情的采集。为防止环境干扰信号对触发中断的影响，当响应中断后，对中断信号多次（如5 次）巡检，确认是中断信号时，才去执行中断处理子程序，否则认为是外界干扰信号不执行报警处理，有效降低误报几率。图2-5 自动报警器电路P2.1 与语音电路相连，实现语音的回放控制。P2.2 接通讯接口转换芯片的数据发送、接收片选端RE (DE）。P2.3 与电话接口电路相连，实现模拟摘挂机的控制。P2.4 接探头掉线检测端，单片机对该口定时查询，正常时为高电平，当检测到低电平即发出掉线警报。P2.5 接交流电源掉电报警信号（交流断电后由直流电源继续供电，直流电源放电低于预警值后向自动报警器发直流断电预警信号。P
25、1.0 、P1.1 、Pl.2 为接键盘电路的三根I/0 口线，Pl.3 接紧急呼救按键。Pl.5 接液晶显示器的串行时钟输入端，Pl.6 接液晶显示器的数据输入端。Pl.7 接多路开关CD4O51 的片选端INH , PI.4 、P2.6 分别接多路开关的输入端A 、B 。多路开关输出分别接报警LED 、蜂鸣器，有警报发生时开关的输出I/O 口给出高电平信号。PO.O 、P0.1 、P0.2 和P0.3 分别与MT8888 的DO 、Dl 、D2 和D3 相连，用作数据总线。P2.0 与MT8888 的RSO 相连，控制MT8888 内部寄存器的选择。P2.7 与MT8888 的CS 相连，
26、控制MT8888 的选通。P3.6 、P3.7 分别与MT8888 的WR和RD相连，控制MT8888 的读写。P0.4 、P0.5 接EEPROM 的串行输入和串行输出端，P0.6 、PO.7 分别接EEPROM 的串行时钟输入和片选输入端。2.3.2 串行EEPROM-X25045 本设计中采用了具有可编程的串行EEPROM-X25045。X25045 是美国公司XlCOR 低功耗CMOS 的产品（备用电流10uA 、工作电流3mA) ，它把看门狗定时器、VCC 监控电路和EEPROM 三种常用功能组合在单个封装内，增大了电路密度，减少了体积，提高了系统的可靠性，是设计成直接与许多通用的微
27、控制器系列的同步串行外设接口（SPI）相接的512X8 位EEPROM 。本系统中X25045 依次存储了标志字段、用户编号、话机号码、报警器编号、警情代号、系统设置等数据信息。VCC 监控功能是指只要VCC 电平降至低于最小转换电压或者看门狗定时器达到其编程的超时极限值，RESET 的输出为高电平。 X25045 包括一个8 位指令寄存器，它可以通过SI (P0.4）输入来访问，数据在SCK (P0.6）的上升沿由时钟同步输入。在整个工作周期内，/CS (P0.7）必须为低电平，/WP 必须为高电平。X25045 监视总线，如果在预置时间内没有总线活动，那么它将提供RESET 信号输出。在S
28、1 线上输入的数据在/CS 变为低电平后的SCK 的第一个上升沿被采样，由SCK 的下降沿输出到50 (P0.5）线上。SCK 是静态的，允许用户停止时钟并在其后恢复操作。所有的指令、地址和数据都以MSB （最高有效位）在前的方式传送，读和写指令的指令格式中均包含有地址高位A8 ，此位用于选择器件的上半部或下半部。在上电和字节、页或状态寄存器写周期完成以后及WP 变为低电平时，写使能锁存器被复位（即禁止写操作），因此写操作前必须设置写使能锁存器。如图2-6所示：D7D6D5D4D3D2D1D01-正在写，0-没有写操作1-锁存器置位，0-锁存器复位块保护位看门狗定时器位图2-6 状态寄存器格式
29、本系统中对X25045 的读数据、写数据、置位写使能的操作过程简述如下： 1. 从X25045 中读数据的操作为：把CS 拉低以选择芯片：发送8 位的读（READ ）指令；送8 位的字节地址；将所选定地址的存储器中的数据移到S0 线上。继续提供时钟脉冲可连续读出接下的地址空间中的数据。每移出一个字节数据之后，字节地址自动增加到下一个较高地址。达到最高地址（$1FFH）时，地址计数器翻转至$OOH ，无限循环下去。把CS 置为高电平，可以中止操作。2. 置位写使能锁存器操作为：/CS 先被拉到低电平；由时钟同步送入写使能指令；将/ CS 变为高电平，否则写操作忽略。3. 写数据到X25045 的
30、操作为：拉低/CS 并保持在低电平；发送写指令；写数据。可以连续写多达4 个字节的数据，但必须是这4 个字节驻留在同一页上。否则计数器将翻转到页的首地址并重新写可能已有数据写入的任何单元。X25045 具有允许简单的三线总线工作的串行外设接口（Serial Peripheral Interface , SPI) ，最高可达1MHz 串行时钟频率。这里用单片机的三根口线Pl.3 、Pl.4 、Pl.5 来模拟SPI 接口。X25045 接口电路如图3-7 所示，P0.4 与X25045 的串行输入脚SI 相连，用于输出操作码、字节地址以及写入数据；P0.5 与X25045 的串行输出引脚SO 相
31、连，用于读出数据；P0.6 与X25045 串行时钟输入脚SCK 相连，作为串行数据输入和输出的时钟信号。由于X25045 的复位输出信号为高电平有效，故和89C51 复位方式一致。本系统中自动报警器也将处理过的数据存入X25045。 看门狗定时器（WDO 和WDI）位用于设置延时时间。这些非易失性的位通过WRSR 指令来设置。本系统中采用0.6s 的超时周期。图2-7 X25045 接口电路图2.4 自动拨号及语音报警电路设计2.4.1 拨号电路本系统设计的自动拨号电路可通过电话网络实现自动寻呼，对所指定的机构或人员发出求救信号，简述事故性质及地点，使救援人员采取相应措施来制止事故，系统主要
32、功能如下：1. 报警优先功能：主机与用户电话机共用一条电话线，非报警时，不影响电话的正常使用，电话机的正常使用不影响也不干扰主机报警。主机报警时，优先拨打报警电话。2. 自动拨号功能：可设定1-6 组电话或手机号码，每组不超过15 位数。3. 用户对自动拨号报警系统可自行设定和修改密码。4. 可自行录制语音：语音播送，由使用者自行录制，存录“状况”（如有人闯入，失火，等），使用者的姓名，地址，电话等。自动探测通话状态：报警时自动探测对方电话机的使用状态，若对方为占线或响铃后无人接，则保留跳过，等下一轮续拨。5. 记忆储存功能：本系统采用X25045 为记忆元件，电话号码，报警信息存录等所有输入
33、都不会因为电源失去而变动。2.4.1.1 MT8888 芯片简述加拿大Mitel 公司生产的DTMF 信号编解码芯片MT8888 芯片，不仅具有DTMF 信号收发功能，而且具有电话信号音检测功能。由于是采用CMOS 制造工艺，芯片集成度高，功耗低（只有57.8mW) ，工作稳定可靠，因此在必须同时具备DTMF 信号接收和发送的功能的系统中倍受人们的青睐。另外，MT8888 可以方便与MCS51 系列单片机接口，外围电路简单。因此，MT8888 被广泛应用于信用卡系统、寻呼系统、中继系统、移动通信、互连拨号以及个人电脑等领域。MT8888 芯片特点：1. 具有多种工作模式，可由内部控制寄存器选择
34、，所以功能很强。如编程选择双音群 ( BURST）发送模式时，它间歇发送任意个数的双音信号，双音信号持续时间精确控制在51ms ，符合DTMF 信号解码标准。也可扩充为1O2ms 双音群模式，符合电话自动拨号标准。编程选择呼叫进程检测（call programs）模式时，能检测电话信号音。2. 频率精度高，片内对双音群模式的占空时间精确定时。2.4.1.2 芯片工作原理MT8888 硬件电路由接收、发送和控制三个主要部分组成。接收电路包括信号放大、拨号音抑制滤波、输入信号的高低频带通滤波、译码及锁存等功能，用于完成DTMF 信号的接收、分离和译码，并以4 位（16个数字）并行二进制码的方式输出
35、。发送电路包括数据锁存、行列计数、D / A 转换和混频等功能。MT8888 的发送部分采用信号失真小、频率稳定性高的开关电容式D/A 变换器，可发出16 种双音多频DTMF 信号。MT8888 芯片可调整双音频模式的占空比，能自动抑制拨号音和调整信号增益，还带有标准的数据总线，可与TTL 电平兼容，并可方便地进行编程控制。接收部分：前置输入电路可以有差分输入和单端输入两种形式，如图2-6 所示。差分输入电压增益：Avdiff=R5/Rl 差分输入阻抗： 单端输入电压增益：Av -Rf/Rin 。元件典型值C1= C2 = IOnF 、Rl = R4 = R5 = IOOk、R2 = 60k、
36、R3 = 37.5k、R3=（R2 X R5) / (R2 + R5) DTMF信号经运放输出到两组6 阶开关电容式带通滤波器，分离出低频组Flow 和高频组Fhigh信号。低频组中的陷波器把35OHz 和440Hz 的拨号音滤除，每组滤波器连接一阶开关电容式滤波器以提高分离信号的信噪比，由高增益比较器组成的限幅器去除低于检测门限的弱信号或噪声。解码器采用数字计数方式检测DTMF 信号频率，利用复杂的平均算法防止外来的各种干扰，当检测器识别到有效的DTMF 信号时，预控端EST 输出高电平。发送部分：DTMF 产生器是发送部分的主体，它产生全部16 种失真小、精度高的标准双音信号，这些频率均由
37、3.5795MHz 晶体振荡器产生。电路由数字频率合成器、行列可编程分频器、开关电容式D/A 变换器组成。行和列单音正弦波经混合、滤波后产生双音信号。DTMF 编解码表把编码数据写入MT8888 的发送寄存器产生单独的Flow和Fhigh，Fhigh和Flow dB输出的幅度之比为2dB ，目的在于补偿高频组信号经通信线路的衰减，即经过预加重处理。写操作时，总线上的4 位数据被锁存，可编程分频器进行8 中取2 的编码变换，定时长度确定该信号的频率，当分频器达到由输入编码确定的计数值时，产生复位脉冲，计数器重新计数，改变定时长度可变频率。编码电路由开关电容式D/A 变换器组成，得到高精度的量化电
38、平。低噪声加法放大器完成行和列单音信号的混合。输出级有带通滤波器，用来衰减大于8kHz 的谐波。控制部分: 前两部分为模拟信号处理系统，当满足信号条件时系统有输出。为了接收可靠，还应满足识别条件，即检测有效信号的持续时间，EST型号驱动外接R1,C1积分电路，如图3-8所示。C1放电，在有效时间内EDT维持高电平，当VC=Vtst时（控制逻辑的门限电平）, GT 输出信号驱动VC 至电源电压VDD ，经延时后，控制逻辑把片内状态寄存器的延迟输出标志位置提高。图2-8 控制电路原理图如选择中断模式，当延迟标志位置高时，IRQ/CP 引脚由高电平变为低电平，为CPU 提供中断请求信号，延迟控制电压
39、的跳变沿把数据锁存至输出端。2.4.1.3 芯片工作方式MT8888 通过微处理器接口由RSO 、WR、RD 、D0-D3 选择内部寄存器，以控制电路的工作模式。它有5 个寄存器：发送数据寄存器（TDR）、接收数据寄存器（RDR）、状态寄存器（SR）、控制寄存器A (CRA）和控制寄存器B (CRB）。其中CRA 和CRB 占用同一地址，先写CRA ，后写CRB ，是否写CRB 由CRA 的最高位控制。MT8888 有多种工作方式，它们分别为：1. DTMF 模式：发送与接收DTMF 信号。输入数据经TDR 控制可编程行、列计数器、D/A 变换器，合成需要发送的DTMF 信号。或DTMF 信号
40、经拨号音抑制、分离带通滤波器、监频与确认，译成相应的4 比特码，经RDR 输至数据总线。2. 呼叫处理（CALL）模式：电路可以检测电话呼叫过程中的各种信号音，只要信号的频率落在32OHz-51OHz 范围内，片内呼叫处理滤波器便可滤出。经限幅得到的方波信号，由IRQ/CP 端输出，以用于微处理器对呼叫性质和类别进行判断。若无信号滤出，则IRQ/CP 端始终保持低电平。3. 突发（BURST）模式：在DTMF 模式下，工作于突发状态，信号突发和暂停时间各为51ms ；在CP 模式下，工作于突发状态，信号突发和暂停时间各为102ms ，此时电路只可发送DTMF 信号，但不能接收。4. 单/双音（
41、S/D）产生模式：电路可产生单音或DTMF 信号（由CRB控制），用于测试和监测。5. 测试（TEST）模式：使电路从DTMF 接收部分得到延迟监测信号，并从IRQ/CP 端输出。6. 中断模式：此模式下若选择状态，当DTMF 信号被接收或出现在监测时间内，或准备发送更多数据（突发模式下）时，则IRQ/CP 端下接至低电平。2.4.1.4 DTMF 拨号原理现在的电话机多数是双音频电话，下面就以双音频为例介绍电话拨号的原理。双音多频（DTMF）是指用两个特定的单音信号的组合来代表数字或功能。两个单音频的频率不同，所代表的数字和功能也不同。双音多频拨号方式中有16个按键，对应有8种不同的单音信号
42、，因其采用的频率有8种，所以称为多频，如表2.2 所示。从中任意抽出2 中进行组合，又称其为8中取2的编码方法。根据国际电话电报咨询委员会（CCITT) Q.23 号建议，DTMF 选号方式选用8个频率，把这8种频率分成两个群，即高频群和低频群，其中低频群有4种频率：679MHz,770MHz,852MHz,941MHz，高频群也有4种频率：1209MHz,1336MHz,1477MHz,1633MHz。从高频群和低频群中任意各抽出一种频率进行组合，共有16种不同的组合，每一个键号分别对应于一种低音频和高音频的正弦波之和，代表16种不同的数字或功能。1029MHz 1366MHz 1477MH
43、z 1633MHz679MHz 1 2 3 A770MHz 4 5 6 B862MHz 7 8 9 C941MHz * 0 # D表2.2 DTMF 拨号方式中16键组合表用双音多频拨号方式传递音频信号，其传播速度快，不发生畸变，传输方便，抗干扰能力强，可以减少交换机的差错。2.4.1.5 拨号芯片及外围电路MT8888 提供了与微处理器相连的接口，以对其发送、接收和工作模式进行控制。MT8888 可与Intel 微处理器直接接口，即使使用单片机89C51 ，也无需插入等待周期。本系统中，MT8888 及外围电路参见图2-9 。它的接收部分采用单端输入，由R201 、R202 和C201 组成
44、，其输入电压增益为R202/R201 = 2 。它的发送部分R205 、R206 、C2O4 、C2O5 和XTAL2 构成，其中XTAL2 为3.5795MHz 的晶体振荡器，负责产生全部16种标准双音信号。它的控制部分由R2O3用上拉电阻R204 ，与单片机P3.5脚相连。C2O3 为去藕电容。DTMF IN 和DTMF OUT与电话接口电路相连。MT8888 与微机接口非常很方便，通过改变R2可调节输入信号的增益。图2-9 拨号电路2.4.2 语音电路2.4.2.1 ISDI420 芯片简述 ISD1420 语音芯片是由美国ISD ( Information Storage Device
45、 ）公司开发的高保真、不怕断电、录放一体化的单片固态语音集成电路。其片内设有时钟振荡器、128K 字节EEPROM （电可编程可擦除只读存贮器）、低噪前置放大器、自动增益控制电路、反混叠滤波器、平滑滤波器、模拟转发器、差动功率放大器等高品质语音录放系统所需的全部基本功能电路。 ISD 系列语音芯片特点：1.所需外围元件少，电路简单，操作方便。2.采用直接模拟量存贮技术DAST ( Direct Analogs Srorage Technology ) ，再现优质原声。3.零功率信息存贮，省掉备用电源。淤信息可保存10 年以上，可反复录放达10 万次之多。4.易于使用，语音固化无需专用编程或开发
46、装置，可随意改变录音内容。5.较强的选址能力，可进行分段管理和分段存储多段信息。6.具有自动省电模式，录音和回放后即刻进入等待模式，此时仅需0.5 uA的维持电流。7.自带时钟源，高抗干扰性能。8.可直接驱动8-16 喇叭工作，输出不失真功率大于50mW 。也可作激励信号单端输出，外接功率放大器，输出功率为额定输出功率的1/4 ，约为12OmW 左右。 9.采用总线技术，适于同单片机接口。2.4.2.2 芯片工作原理录音过程中，ISD142O 在进行存储操作之前，要分几个阶段对信号进行调整。首先要输入信号放大到存储电路动态范围的最佳电平，这个阶段由前置放大器、放大器和自动增益控制部分来完成。前置放大器通过隔直流电容与麦克风连接